《基因的调控：转录过程解析》课件.pptVIP

*************************************转录因子的作用机制1直接激活转录许多转录因子作为激活因子，通过多种机制增强转录效率。它们可能直接招募和稳定基础转录机器，促进PIC的组装；招募辅助活化因子如Mediator复合物，增强RNA聚合酶的活性；或招募染色质修饰酶如组蛋白乙酰基转移酶，创造有利于转录的开放染色质环境。一些激活因子还能促进转录延伸，增加RNA合成的整体效率。2抑制转录转录抑制因子通过几种主要机制降低基因表达水平。被动抑制包括与激活因子竞争相同的DNA结合位点，或形成无活性的异二聚体。主动抑制则涉及招募组蛋白去乙酰化酶或染色质重塑复合物，形成致密的染色质结构；干扰PIC的组装；或直接抑制已结合的转录激活因子的活性。这些抑制机制确保基因在不适当的时间或位置不被表达。3调节染色质结构染色质状态是基因表达的主要决定因素，许多转录因子通过影响染色质结构发挥作用。它们可能招募染色质修饰酶改变组蛋白修饰模式（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）；招募ATP依赖的染色质重塑复合物改变核小体的位置或密度；或促进染色质高级结构的形成，如染色质环化，使远距离的增强子与启动子接触。这些作用共同塑造了基因活性的染色质环境。转录因子网络级联调控级联调控是一种线性的调控模式，其中一个转录因子激活另一个转录因子的表达，后者再激活下游基因。这种瀑布式调控在发育过程中特别常见，如早期发育因子激活中期因子，中期因子再激活晚期因子。这种时序性表达确保了发育过程的有序进行。生物信号转导途径中也常见级联调控，使细胞能够将短暂的刺激转化为持久的基因表达变化。反馈循环反馈循环是转录因子网络中的基本调控模块，分为正反馈和负反馈两种。正反馈循环中，转录因子激活自身的表达或相互激活，产生持久的表达状态，有助于细胞命运决定和记忆稳定性。负反馈循环中，转录因子抑制自身的表达或形成相互抑制，限制表达水平，维持系统稳态，或产生振荡表达，如昼夜节律基因的振荡。前馈调控前馈环路是一种三节点网络结构，其中一个转录因子同时调控另一个转录因子和下游靶基因，第二个转录因子也调控这同一靶基因。这种结构包含两条通向靶基因的信号路径，可实现复杂的时间动力学和噪声过滤。前馈环路广泛存在于细胞分化、代谢和应激响应网络中，使基因表达对信号的响应更为精确和稳健。第七部分：表观遗传调控染色质结构重塑染色质结构的动态变化，包括核小体定位、组成和密度的调整，影响DNA的可及性和转录活性。这一过程由ATP依赖的染色质重塑复合物执行，是转录调控的重要机制。1DNA甲基化DNA甲基化是在DNA分子上添加甲基基团的过程，主要发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶上。高度甲基化的区域通常与基因沉默相关，而低甲基化区域则允许基因激活。DNA甲基化模式在发育过程中精确建立和维持。2组蛋白修饰组蛋白尾部的多种共价修饰（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）构成组蛋白密码，调控染色质结构和基因活性。这些修饰由特定的酶添加和去除，形成动态平衡，影响转录因子和转录机器的招募。3非编码RNA调控多种非编码RNA参与转录调控，包括长非编码RNA（lncRNA）、微RNA（miRNA）和增强子RNA（eRNA）等。它们可作为支架、引导或调控分子，影响染色质状态、转录因子功能和RNA聚合酶活性。4表观遗传学概述定义与特点表观遗传学研究不改变DNA序列的遗传信息传递，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控和染色质重塑。这些机制影响基因的可及性和表达，但不改变其编码信息。表观遗传修饰可能在细胞分裂过程中继承，形成稳定的表达状态，也可以响应环境变化而动态调整，赋予基因组额外的调控灵活性。生物学意义表观遗传调控对生物体的发育和稳态维持至关重要。它允许具有相同基因组的细胞分化为不同类型并维持特定的功能；参与记忆形成、决定细胞命运和应对环境变化；在进化过程中提供了一种潜在的适应机制。表观遗传失调与多种疾病相关，包括癌症、代谢疾病、神经精神疾病等。研究进展近年来表观遗传学研究取得了显著进展。新技术如ChIP-seq、ATAC-seq、单细胞表观组学等使研究者能够在全基因组水平研究表观遗传修饰；CRISPR/Cas9系统被改造用于靶向编辑特定位点的表观遗传状态；表观遗传药物已用于癌症治疗，如DNA甲基化抑制剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂。表观遗传学已成为现代生物学的核心领域之一。DNA甲基化CpG岛CpG岛是基因组中富含CpG二核苷酸的区域，通常长度超过200个碱基对，GC含量高于60%。大约70%的人类基因启动子位于CpG岛内或附近。在正常细胞中，大多数CpG岛处于非甲基化状态，允许相关基因